透明硫化钴对电极在染料敏化太阳能电池中的应用

硫化钴纳米材料是一种重点研究的染料敏化太阳能电池对电极材料。本工作以氟掺杂二氧化锡导电玻璃为基片, 采用反向恒压电沉积法制备透明硫化钴薄膜。实验结果表明: 电镀溶液的pH是硫化钴薄膜表面形貌形成的关键性因素, 而电沉积圈数可以有效控制硫化钴薄膜的厚度。电化学测试结果表明: 硫化钴薄膜对电极展现出了良好的电催化活性, 尤其是在电镀溶液pH为7.2、电沉积圈数为12圈的最佳条件下制备的硫化钴对电极具有大量的纳米薄片状结构, 有利于增加电催化活性位点, 使得其展现出了比铂电极更加优异的电催化性能。由此电极组装的染料敏化太阳能电池的能量转换效率达到7.26%, 10个电池器件的平均效率为7.18%, 高于相应铂电极器件的电池效率(6.94%)。     

低温制备介孔碳对电极构建的染料敏化太阳电池优化研究

以高比表面积的介孔碳为催化层材料通过低温烧结构建出对电极, 着重优化了其组装的染料敏化太阳电池(DSC)的整体结构和性能. 结果表明: 在碳浆料中添加Triton X100能改善碳颗粒之间以及碳催化层与衬底之间的接触界面, 促使DSC的转换效率从4.50%提升到4.82%, 增幅为7.1%. 随TiO₂薄膜厚度增加, DSC的转换效率先急剧增加, 随后趋于缓和, 其变化趋势是染料吸附量与电子传输路径相互竞争的结果. 在电解质中添加磷酸三丁酯能减小电解质电阻, 促使DSC的转换效率从3.59%提升到4.42%, 增幅为23.1%. 优化后, 介孔碳对电极DSC的转换效率达到4.82%.     

染料敏化太阳能电池对电极的研究进展

简要说明了染料敏化太阳能电池中对电极的作用,指出对电极是染料敏化太阳能电池的重要研究方向。详细介绍了各类对电极的特点和制备工艺,通过对比发现,铂对电极性能最好,但高成本限制了它的应用;价格低廉、性能较高的碳和聚合物对电极的发展前景广阔。最后论述了对电极的发展方向和国内外的研究现状。     

碳材料在太阳能电池对电极中的研究进展

简要说明了太阳能电池对电极的作用,并阐述了铂对电极、镍对电极、聚合物对电极和氧化铜对电极目前的发展状况.碳材料具有良好的导电性能和催化性能,具有制备太阳能电池对电极的基本性质.详细论述了碳材料对电板的制备工艺及其性能参数,与其它对电极相比,碳材料制备的对电极导电性能好,光电转化率可达到铂电极的90%,优于其它材料制备的对电极,而且价格低廉,因此碳材料对电极具有广阔的发展前景.碳材料对电极是染料敏化太阳能电池的重要研究方向.     

染料敏化太阳电池新型介孔碳对电极的制备及性能研究

以三嵌段共聚物F127为模板剂制备介孔碳,并用N2吸附和透射电子显微镜对介孔碳样品进行分析.所制备介孔碳材料的孔呈无序蠕虫状,平均孔径为6.8nm,比表面积为400m2/g.用介孔碳作为I(-)/I(-)3氧化还原反应的催化剂制备染料敏化太阳电池对电极,用电化学阻抗谱对介孔碳电极的催化活性进行了分析.介孔碳电极对I(-...     

染料敏化太阳能电池对电极的研究进展

综述了近年来染料敏化太阳能电池对电极的种类、特点及制作方法的研究进展情况,对不同种类对电极的制备方法及其优缺点进行了比较,指出了贵金属类对电极的不足,同时也给出了非金属类对电极的优势.最后提出,大力开展非金属类低价高效的对电极研究是今后染料敏化太阳能电池课题研究的一个重要方向,并对染料敏化太阳能电池的前景进行了展望.     

柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池关键电极材料研究进展

柔性太阳能电池具有轻便、可弯曲的优点,可用于可穿戴设备等器件的即时充电,具有广阔的应用前景,受到持续广泛的关注。柔性太阳能电池制备中的关键在于基材以及与之相关的电极材料的制备。本文综述了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池近几年的发展情况,着重介绍了柔性染料敏化太阳能电池光阳极、对电极以及柔性钙钛矿太阳能电池的底电极和电子传输层。结果发现高温烧结目前仍是制备高效染料敏化太阳能电池光阳极不可避免的方法,而对电极则不受这一限制并且已经有多种材料的效率超过了高温烧结的铂。柔性钙钛矿太阳能电池的研究重点是用其他材料代替底电极中柔性较差的ITO以及高温烧结的电子传输材料TiO₂,并且都取得显著成效。在此基础上,展望了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池未来的发展方向。     

Multi-walled carbon nanotubes as a new counter electrode for dye-sensitized solar cells

Airbrushed multi-walled carbon nanotube (MWNT) networks were investigated as a new counter electrode for dye-sensitized TiO2 photoelectrochemical solar cells. The structural and physical properties of the MWNTs were studied by various techniques including SEM, TEM, Raman, optical absorption, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The MWNTs exhibited catalytic activity for the reduction of triiodide in the electrolyte as studied by EIS measurements. The performance of the dye-sensitized solar cells was improved by using MWNTs as counter electrodes. This observation is explained by the significantly increased contact area between the MWNT counter electrode and the electrolyte which facilitates efficient charge transportation in the solar cell. We demonstrated that the MWNTs are suitable for replacing expensive Pt electrodes for fabricating high efficiency dye-sensitized solar cells. The process used in this study is also technically attractive for large scale and economic production.     

基于不同浓度铂对电极的染料敏化太阳能电池的性能研究

染料敏化太阳能电池对电极上用于催化的铂的浓度对电池的光电转换性能有重要的影响,特别是当光从对电极射入染料敏化太阳能电池(DSSC)时.制备了不同铂浓度对电极的电池,研究了光从对电极入射时,铂对内部阻抗、光吸收效率等的影响,优化出最佳的铂浓度.结果表明,10mmol/L为最佳对电极入射铂浓度,在一定浓度范围内,开路电压(...     

染料敏化太阳能电池柔性对电极的研究进展

从柔性基体的选择,高聚物基底铂对电极的低温制备方法,金属基底铂对电极以及其它催化材料柔性对电极等几个方面介绍了染料敏化太阳能电池柔性对电极的研究现状,重点评述了高聚物基底铂对电极的低温制备技术,如磁控溅射真空镀铂、化学镀铂、电化学镀铂、雕版印刷、旋转涂布等,并就柔性对电极的未来发展方向进行了展望.     

染料敏化太阳能电池中纯铂对电极的研究进展

作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分,对电极的催化性能和价格直接关系到电池的光电转换效率和成本。作为对电极的催化材料,导电聚合物、碳材料和无机化合物等材料虽成本低廉,但其催化性能仍不及金属铂。因此,重点综述了近年来染料敏化太阳能电池纯铂对电极的研究状况,并指出了纯铂对电极中有待解决的问题及今后的发展方向,同时还介绍了染料敏化太阳能电池的工作原理和对电极的作用。     

高分子在染料敏化纳晶TiO2太阳电池中的应用研究

染料敏化纳晶TiO2太阳电池是一种极具竞争力的新型太阳能电池,它主要由三部分组成:染料敏化的TiO2纳晶电极、电解质及对电极,每一组成部分又由几种材料组成,每一种材料都在电池将太阳能转化为电能的过程中发挥特定的作用.为了进一步降低成本、改善性能,用高分子材料代替其中的一种或几种组成材料成为目前研究的一个热点,本文论述了高分子材料在染料敏化纳晶TiO2太阳电池中的应用研究进展,对出现的问题进行分析讨论.     

低温制备石墨/活性碳对电极的光电性能及阻抗分析

通过低温制备(120℃)出不同活性碳/石墨比例的碳对电极,着重分析了碳对电极的阻抗特征及其染料敏化太阳电池(DSCs)的光电性能,同时探讨了碳对电极中引入银导电浆料对DSCs光电性能的影响.结果表明,DSCs的光电性能随着碳对电极中活性碳含量的增加而增强,其中短路电流和转换效率与活性碳含量呈线性关系,而填充因子与活性碳含量呈抛物线变化.阻抗分析发现,电荷转移阻抗(RCT)和Nernst扩散阻抗(Zp)随着碳对电极中活性碳含量的增加而减小.碳对电极中活性碳含量越低,加入银导电浆料对DSCs光电性能的改善越显著,当为纯石墨对电极时,DSCs的转换效率提高了13.6％.     

Highly conductive polymer materials based multi-walled carbon nanotubes as counter electrodes for dye-sensitized solar cells

Poly(3,4-ethylenedioxxythiophene) (PEDOT), polyaniline (PANI) and polythiophene (PTh) based multi-walled carbon nanotube (MWCNT) composites were successfully prepared using RF-rotating plasma grafting method. Morphological characterizations of composites were determined using scanning electron microscopy (SEM), which showed that conducting polymers (CPs) of PEDOT, PANI and PTh were coated on the surface of CNTs. The surface properties of the Carbon Nanotube (CNT) composites were also determined by using Infrared Spectra (FT-IR), X-ray Photon Spectra (XPS), and Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-ray Spectra (SEM-EDX) analysis. X-ray photon spectra results confirmed the formation of the composites. Composites of MWCNT were used in dye-sensitized solar cells (DSSCs) as counter electrodes and exhibited short-circuit photocurrent densities of 11.19, 10.70 and 8.54 mA/cm² for PANI/MWCNT, PTh/MWCNT and PEDOT/CNT, respectively.     

透明MSe2@氮掺杂碳膜对电极用于钴电解质双面DSSC

用层层自组装法制备一种M-TCPP(M=Ni、Fe)薄膜,然后原位硒化制备出MSe₂和氮掺杂碳的复合透明膜(MSe₂@NCF),将其用作对电极并结合钴电解质的特点制备了双面DSSC。对MSe₂@NCF的形貌、结构和电化学性能进行表征,并探讨了从正面和背面辐射DSSC时电池的电荷传输路线和光伏性能的区别。结果表明,NiSe₂@NCF具有可与Pt相媲美的催化活性,用其组装的双面DSSC从正面辐射和背面辐射其PCE分别为8.19%和6.02%,与用Pt电极组装DSSC的PCE(8.46%和6.23%)接近。     

Characterizations of tungsten carbide as a non-Pt counter electrode in dye-sensitized solar cells

Tungsten carbide particles as a counter electrode for dye-sensitized solar cells are prepared by heating layered tungsten oxides at 700, 800, and 900 °C. In particular, the sample heated at 800 °C reveals dominant WC structure and relatively high specific surface area. The improved photoelectrochemical properties of the sample prepared at 800 °C may be due to both catalytic activity of WC phase and high active sites for iodide reduction in comparison with other electrodes.     

Historical Analysis of High-Efficiency,Large-Area Solar Cells: Toward Upscaling of Perovskite Solar Cells

The status and problems of upscaling research on perovskite solar cells, which must be addressed for commercialization efforts to be successful, are investigated. An 804 cm² perovskite solar module has been reported with 17.9% efficiency, which is significantly lower than the champion perovskite solar cell efficiency of 25.2% reported for a 0.09 cm² aperture area. For the realization of upscaling high-quality perovskite solar cells, the upscaling and development history of conventional silicon, copper indium gallium sulfur/selenide and CdTe solar cells, which are already commercialized with modules of sizes up to ≈25 000 cm², are reviewed. GaAs, organic, dye-sensitized solar cells and perovskite/silicon tandem solar cells are also reviewed. The similarities of the operating mechanisms between the various solar cells and the origin of different development pathway are investigated, and the ideal upscaling direction of perovskite solar cells is subsequently proposed. It is believed that lessons learned from the historical analysis of various solar cells provide a fundamental diagnosis of relative and absolute development status of perovskite solar cells. The unique perspective proposed here can pave the way toward the upscaling of perovskite solar cells.     

纤维状纸炭对电极构造的准固态染料敏化太阳电池

将三种纸张(复印纸、滤纸和面巾纸)为原料经单步热解获得的纸炭作为对电极的催化材料引入准固态染料敏化太阳电池(QDSCs), 考查了纸炭的催化活性和相应器件的光电性能。结果表明: 三种纸炭均由径向尺寸约为10 μm的碳纤维堆砌而成, 具有低的结晶度和发达的孔隙, 因此相比石墨均能获得更佳的催化活性和更高效率的QDSCs。在三种纸炭中, 由复印纸获得的纸炭所含的碳纤维表面具有独特的细小鳞片结构, 使其拥有最高的比表面积和最优的催化活性。纸炭在QDSCs中既能提供催化活性点, 又能改善电解质的离子导电率, 因此获得高于铂对电极组装的QDSCs的短路电流和开路电压, 弥补了催化活性和填充因子的不足, 最终具有与后者相比拟的光电转换效率。     

介孔TiO2微球水热法合成及在染料敏化太阳能电池中的应用

以Ti(SO4)2为钛源,采用尿素辅助水热法合成了介孔TiO2微球,利用XRD、FESEM和比表面积分析仪对样品的晶型、形貌和比表面积进行分析,探讨了尿素加入量对TiO2微球的颗粒尺寸、比表面积、孔径和孔容的影响。采用刮涂法,用所合成的介孔TiO2微球制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)的光阳极,结果表明,尿素用量为1.2g合成的介孔TiO2微球所组装的电池在模拟太阳光的照射下(100mW/cm2,AM1.5),光电转换效率为6.2%,明显高于商用P25纳晶所组装的电池光电转换效率(4.24%)。     

染料敏化太阳能电池用过渡金属化合物对电极的研究进展

由于成本低、制作工艺简单、光电转换效率高, 染料敏化太阳能电池被认为是传统太阳能电池最有力的竞争者之一。染料敏化太阳能电池常用的对电极是Pt电极, Pt价格高, 储量少, 因此寻找一种价格便宜且催化性能较好的材料代替Pt制备对电极是目前的研究热点。过渡金属化合物品种多、制备过程简单、价格低且催化性能好, 近年来受到人们的广泛关注, 是代替Pt制备染料敏化太阳能电池对电极最好的材料之一。本文综述了染料敏化太阳能电池过渡金属化合物对电极的研究现状, 对过渡金属化合物对电极的性能特点及今后研究的重点进行了分析。